如图所示,长为L的细绳上端系一质量不计的环,环套在光滑水平杆上,在细绳的下端吊一个质量为m的铁球(可视作质点)...
问题详情:
如图所示,长为L的细绳上端系一质量不计的环,环套在光滑水平杆上,在细绳的下端吊一个质量为m的铁球(可视作质点),球离地的高度h=L.现让环与球一起以v=的速度向右运动,在A处环被挡住而立即停止,已知A离右墙的水平距离也为L,当地的重力加速度为g,不计空气阻力.求:
(1)在环被挡住而立即停止时绳对小球的拉力大小;
(2)若在环被挡住后,细绳突然断裂,则在以后的运动过程中,球的第一次碰撞点离墙角B点的距离是多少?
【回答】
【知识点】牛第二定律 圆周运动 平抛运动C2 D4 D2
【*解析】(1)3mg (2)L 解析: (1)在环被挡住而立即停止后小球立即以速率v绕A点做圆周运动,根据牛第二定律和圆周运动的向心力公式有:F-mg=m 2分
解得:F=3mg 1分
(2)细绳断裂后,此后小球做平拋运动.
假设小球直接落到地面上,则:h=L=gt2 1分
球的水平位移:x=vt=2L>L 1分
故小球先碰到右墙,则L=vt′ 1分
小球下落的高度h′=gt′2= 1分
所以球的第一次碰撞点距B的距离为:H=L-=L 1分
【思路点拨】(1)在环由运动到被挡住而立即停止后,小球立即以速率v绕A点做圆周运动,由重力与绳子的拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出绳子的拉力,再求解拉力的变化量.
(3)在环停止以后,若绳子断裂,小球将做平抛运动.假设小球直接落在地面上,求出水平位移,分析小球能否与墙碰撞.若与墙碰撞,碰撞后小球水平方向仍做匀速运动.再由运动学公式求解铁球的第一次碰撞点离墙角B点的距离.
知识点:未分类
题型:计算题